Gli interessi evolutivi di maschi e femmine non sempre coincidono. Questo è noto come conflitto sessuale:innovazioni maschili che consentono loro di riprodurre più a volte femmine ferite, e viceversa.

Moscerini maschi della frutta, ad esempio, iniettare ai loro partner sostanze chimiche tossiche durante il sesso. Queste tossine distruggono lo sperma dei precedenti compagni della femmina, migliorare le proprie possibilità di diventare l'unico padre della sua prole. Ma le tossine fanno ammalare anche le mosche femminili e riducono la loro durata di vita. femmine, a sua volta, hanno evoluto difese per contrastare le sostanze chimiche, a volte a scapito del successo dei maschi.

I biologi ritengono che i conflitti sessuali siano radicati nelle dimensioni e nel numero delle cellule riproduttive:ovuli e sperma. I maschi in genere producono un gran numero di spermatozoi che possono fecondare più uova. femmine, d'altra parte, produrre un piccolo numero di grandi cellule riproduttive, e quindi investire più energie e risorse in ciascuno.

Il mio team di biologi evoluzionisti dell'University College di Londra ha ora identificato un diverso tipo di conflitto sessuale, risalenti ai tempi in cui gli organismi più complessi erano costituiti da singole cellule, forse fino a 1,5 miliardi di anni fa. Questo antico conflitto sessuale - prima ancora che esistessero i due sessi - aveva a che fare con i cui mitocondri sarebbero stati trasmessi alla prole.

Di chi verranno trasmessi i mitocondri?

Abbiamo studiato l'ereditarietà dei geni situati nei mitocondri, le strutture all'interno delle nostre cellule che respirano e producono energia. In molti animali e piante, quando l'uovo è fecondato, sopravvivono solo i geni mitocondriali della madre, mentre i mitocondri del padre sono persi.

Non è un caso:le femmine hanno evoluto molti meccanismi per riconoscere i mitocondri di un partner che entrano nell'uovo. Una volta rilevato, un esercito di enzimi viene inviato per digerirli. Ricerche precedenti hanno dimostrato che sbarazzarsi dei mitocondri maschili è un modo per mantenere i geni mitocondriali dei discendenti liberi da mutazioni. A lungo termine, l'ereditarietà di mitocondri materni sani è una buona notizia per la prole.

Ma ci sono molte eccezioni che rimangono inspiegabili. In alcune specie, i mitocondri paterni rimangono non digeriti, come se il padre avesse trovato un modo per proteggerli dall'essere scoperti. ancora più estraneo, in organismi come i moscerini della frutta e molte piante, è il padre che distrugge la maggior parte dei propri mitocondri durante la produzione di sperma.

Se l'ereditarietà materna è vantaggiosa come dimostrano le ricerche precedenti, perché ci sono così tante eccezioni?

Prendendo la visione lunga o corta

Nel nostro nuovo studio, mostriamo che queste eccezioni sorgono a causa di un conflitto sessuale sul controllo dell'ereditarietà mitocondriale.

Utilizzando modelli matematici, abbiamo scoperto che l'evoluzione nelle femmine tende a concentrarsi sugli effetti a lungo termine. La distruzione dei mitocondri paterni rende più facile eliminare le mutazioni dannose in futuro, ma questo effetto si dispiega nel corso di molte generazioni. Questa strategia funziona bene nelle donne, perché lo stesso insieme sano di mitocondri materni viene trasmesso più e più volte lungo la linea femminile.

Ma i maschi non hanno un lungo orizzonte temporale evolutivo da affrontare in questo caso. Poiché la maggior parte dei loro mitocondri sono sostituiti da quelli materni all'inizio di ogni generazione, l'evoluzione non può rilevare benefici a lungo termine dai geni mitocondriali dei maschi. Perché non c'è un legame a lungo termine, possono beneficiare solo nell'immediato futuro, e questo spesso significa trasmettere alcuni dei loro mitocondri in questo momento. I maschi cercano quindi di migliorare la forma fisica della loro prole a breve termine, anche se gli effetti a lungo termine sono dannosi.

Sono questi diversi interessi di maschi e femmine che possono portare a una corsa agli armamenti evolutiva, poiché la selezione nei due sessi agisce in direzioni opposte. L'evoluzione nelle femmine si sforza di mantenere le generazioni future libere dai mitocondri maschili, mentre i maschi fanno ogni sforzo per inserire alcuni dei loro nel mix.

"Ancora e ancora, i maschi hanno escogitato modi per sovvertire la distruzione femminile dei loro mitocondri, " ha detto il mio coautore, genetista Andrew Pomiankowski. "Quindi le femmine hanno dovuto sviluppare nuovi modi per bloccare i mitocondri maschili. Il nostro modello spiega bene perché ci sono così tanti meccanismi diversi usati per escludere i mitocondri maschili, e perché i maschi a volte lo fanno da soli."

Riguarda il controllo dell'eredità mitocondriale – e per i maschi è meglio essere al posto di guida per decidere quanti mitocondri contribuiscono al mix piuttosto che essere completamente esclusi.

Un conflitto sessuale che ha portato ai sessi

Ci sono prove che questo conflitto risalga ai giorni in cui tutti gli organismi erano fatti di singole cellule. I sessi maschile e femminile non esistevano, perché tutte le cellule riproduttive erano della stessa dimensione.

"Una delle strategie che un organismo può usare per vincere in questo conflitto è semplicemente avere più mitocondri del loro partner, Per esempio, aumentando le dimensioni delle loro cellule sessuali, " Andrew Pomiankowski ha detto. "Sorprendentemente, questo potrebbe essere stato l'impulso per far evolvere due sessi in primo luogo." Cellule sessuali più grandi - le future uova - hanno raccolto un vantaggio nella battaglia sull'eredità mitocondriale, semplicemente sommergendo le cellule sessuali più piccole – i precursori dello sperma – che avevano meno mitocondri a cui dare il loro contributo.

La maggior parte dei biologi attualmente pensa che due sessi si siano evoluti attraverso la divisione del lavoro, una cosiddetta teoria della "selezione dirompente". Le grandi cellule sessuali femminili possono sopravvivere più a lungo ma non possono muoversi molto, mentre gli spermatozoi più piccoli sono fragili ma si muovono più velocemente e possono trovare più partner di accoppiamento.

La nostra ipotesi sull'origine dei sessi, se è vero, aggiunge una nuova prospettiva a questa storia di origini, riconducendolo a un antico conflitto sull'eredità mitocondriale. Le femmine potrebbero aver vinto questa antica battaglia semplicemente producendo cellule sessuali più grandi piene di mitocondri, assicurando che la trasmissione mitocondriale sia effettivamente unilaterale (e raccogliendo i benefici di fitness a lungo termine). Ma alla fine, come tutte le ipotesi scientifiche, questo dovrà resistere alla prova di un'approfondita verifica sperimentale.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.